воздушный электрод химического источника тока и способ его изготовления

Классы МПК:H01M4/96 угольные электроды
H01M4/26 способы изготовления
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Воржев Владимир Федорович (RU),
Ломовская Юлия Евгеньевна (RU),
Стекольникова Наталья Михайловна (RU),
Стекольников Юрий Александрович (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2008-01-09
публикация патента:

Изобретение относится к воздушным электродам для щелочных источников тока. Техническим результатом изобретения является улучшение энергетических характеристик. Согласно изобретению воздушный электрод химического источника тока содержит в активном слое гидрофобизированную ацетиленовую сажу, мелкодисперсный каталитический уголь СИТ, запорный слой содержит гидрофобизированную ацетиленовую сажу. Способ изготовления электрода включает отжиг угля (300°С), смешение, гидрофобизирование фторпластовой эмульсией ацетиленовой сажи и угля марки СИТ при их соотношении 25:75 об.%, прессование двухслойного пористого электрода при давлении 4000 кг/см 2 без подпрессовки. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области химических источников тока и касается источника тока со щелочным электролитом.

Известен химический источник тока, содержащий воздушный электрод, щелочной электролит и цинковый порошок. В корпусе предусмотрены воздушные отверстия. Воздушный электрод состоит из активного слоя, пористого металлического токоотвода из никелевой губчатой структуры и защитного гидрофобного слоя [1].

Известен воздушный электрод, наиболее близкий к предполагаемому по технической сущности и достигаемому результату, содержащий гидрофобизированный порошкообразный углеродный материал и металлический сеткообразный токоотвод, расположенный в корпусе с отверстием, сепаратор, уплотнительный элемент и щелочной электролит [2].

Цель изобретения - улучшение энергетических характеристик воздушного электрода на основе изменения технологии изготовления.

Конструктивно воздушный электрод отличается тем, что представляет собой пористую двухслойную пластину. Со стороны воздуховодного отверстия в роли газораспределительной мембраны и запорного слоя по отношению к воде и СО2 применяется гидрофобизированная ацетиленовая сажа (ГФС), а слой активной стороны состоит из ГФС и электроактивного мелкодисперсного (50 мкм) угля марки СИТ, отожженного при 300°С, в соотношении 25:75 об.%. Оптимальные гидрофобно-гидрофильные свойства активного слоя обеспечиваются давлением 4000 кг/см 2. Прессование двухслойного пористого электрода проводится в одну операцию с предварительным просеиванием на ситах и отбором фракции угля с размером 50 микрон. Гидрофобизированную сажу получали методом кипячения в водном растворе фторопластовой эмульсии до выпадения в осадок, который потом декантировали и высушивали на воздухе. Объемное соотношение ГФС: активный уголь 25:75 об.% в активном слое газодиффузионного электрода, толщина слоя из ГФС со стороны воздуховодного отверстия 0,5÷0,6 мм.

Для миниатюрных воздушно-цинковых источников тока в габаритах ВЦ-43 (воздушный электрод химического источника тока и способ его изготовления, патент № 2366039 11,8 мм, Н=4,2 мм) оптимизировано соотношение ГФС и активной массы, высота таблетки 1,3 мм, дисперсность угля 50 микрон. Получены газодиффузионные электроды с плотностью тока 100÷150 мА/см 2 при поляризации 200÷250 мВ без использования катализаторов из благородных металлов. Характеристики ВЦ-43, содержащие в себе различные сепараторные пленки и их расположения: ПИЛ - сепараторная трехслойная (наружные слои из полиэтиленовой пленки ППС, а средний из гидратцеллюлозы, т.е. П100); П100 - гидроцеллюлоза; СПН - сепараторная полипропиленовая с наполнителем, приведены в таблице.

Характеристики элементов ВЦ-43 с катодом из угля СИТ при нагрузке 510 Ом и щелочным электролитом.
Характеристики1ППЛ 1П100 2П1004П100 1СМН1СПН+1П100 1СПН+1СПН 2П100+1СПН1П100+1СПН
Напряжение разомкнутой цепи, В1,44 1,441,44 1,441,45 1,451,45 1,451,45
Напряжение под нагрузкой, В1,26 1,301,32 1,271,32 1,271,27 1,301,33
Емкость, мА·ч 200 190180 180143 165160 180170

Достигнута независимость начального напряжения разомкнутой цепи от выдержки элементов на воздухе в течение 168 часов и от установившегося сразу, что говорит об оптимальной конструкции воздушного электрода. Испытания ХИТ с углем марки СИТ показали, что как с предварительной выдержкой на воздухе 120 часов, так и без нее значения емкости элементов совпали при нагрузке 0,51; 1,0; 15 кОм и оказались равны 200 мА·ч, что говорит об оптимальных условиях протекания электрохимических процессов на границе раздела трех фаз. Автоматизированная сборка ХИТ с сепараторной пленкой ППЛ на роторной линии позволяет выпускать элементы, близкие по своим параметрам к теоретическим (220 мА·ч) в указанных габаритах с высоким сроком хранения.

Источники информации

1. А.С. № 1499671 (СССР), H01M 4/98, 1988.

2. A.C. № 2044370 (СССР), H01M 4/98, 1974.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Воздушный электрод химического источника тока представляет собой двухслойную пористую пластину, отличающийся тем, что активный слой состоит из гидрофобизированной ацетиленовой сажи в смеси с электроактивным углем марки СИТ дисперсностью 50 мкм в соотношении 25:75 мас.% и запорный слой - из гидрофобизированной ацетиленовой сажи.

2. Способ изготовления воздушного электрода включает отжиг угля при 300°С, просеивание и отбор фракции угля СИТ размером 50 мкм, приготовление гидрофобизированной ацетиленовой сажи, их смешение в пропорции 25:75 мас.%, прессование двухслойного пористого электрода в одну операцию при давлении 4000 кг/см 2 без подпрессовки, что предотвращает расслаивание электрода в процессе работы и улучшает его характеристики.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2366039

patent-2366039.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс H01M4/96 угольные электроды

Патенты РФ в классе H01M4/96:
материал для углеродного электрода -  патент 2482575 (20.05.2013)
способ получения катодного материала для химических источников тока -  патент 2482571 (20.05.2013)
электропроводный узел и топливный элемент с полимерным электролитом с его использованием -  патент 2472257 (10.01.2013)
воздушный электрод химического источника тока с электрокатализатором восстановления кислорода -  патент 2419920 (27.05.2011)
газодиффузионный электрод химического источника тока -  патент 2402115 (20.10.2010)
поляризованный электрод и электрический двухслойный конденсатор -  патент 2364974 (20.08.2009)
способ получения газодиффузионного электрода химического источника тока -  патент 2344516 (20.01.2009)
способ получения анодного материала -  патент 2340042 (27.11.2008)
способ изготовления каталитически активного слоя газодиффузионного электрода -  патент 2332752 (27.08.2008)
биполярные пластмассовые пластины, армированные углеродным волокном, с непрерывными токопроводящими каналами -  патент 2316851 (10.02.2008)

Класс H01M4/26 способы изготовления

Патенты РФ в классе H01M4/26:
способ изготовления электродов для электрохимического источника тока и устройство для его осуществления -  патент 2439752 (10.01.2012)
состав активной массы для изготовления отрицательного электрода металлогидридного аккумулятора и способ получения активной массы -  патент 2427059 (20.08.2011)
способ изготовления электродной ленты для электрохимического источника тока и устройство для его осуществления -  патент 2424601 (20.07.2011)
способ изготовления электрода электрического аккумулятора -  патент 2411615 (10.02.2011)
никель-цинковый аккумулятор и способ получения активных масс преимущественно для его электродов -  патент 2371815 (27.10.2009)
способ изготовления окисно-никелевого электрода -  патент 2343596 (10.01.2009)
способ изготовления безламельного кадмиевого электрода -  патент 2343595 (10.01.2009)
способ получения гидрата закиси никеля для оксидно-никелевого электрода щелочного аккумулятора -  патент 2310951 (20.11.2007)
способ получения активной массы для кадмиевых электродов из отработанного щелочного никель-кадмиевого аккумулятора -  патент 2300828 (10.06.2007)
способ изготовления анода химического источника тока со щелочным электролитом -  патент 2291521 (10.01.2007)


Наверх